Produkte aus Verbundwerkstoffen für extreme Einsätze

Auto­mat­ed Fiber Place­ment (AFP) ste­ht für einen vol­lau­toma­tisierten Fer­ti­gung­sprozess von Bauteilen aus Ver­bundw­erk­stof­fen. Diese kom­men in der Öl- und Gasin­dus­trie sowie in der Luft- und Raum­fahrt, wo sie häu­fig extremen Belas­tun­gen aus­ge­set­zt sind, zum Ein­satz. Trelle­borg Seal­ing Solu­tions präsen­tierte vom 3. bis 6. Sep­tem­ber 2019 auf der SPE Off­shore Europe in Aberdeen (Schot­t­land) seine fortschrit­tlichen Ver­bund­bauteile sowie sein langjähriges Know-how rund um die AFP-Technologie.

Hin­ter AFP (Auto­mat­ed Fiber Place­ment) ver­birgt sich ein addi­tives Ver­fahren zur Her­stel­lung von Ver­bund­bauteilen. Robot­erge­führt wer­den faserver­stärk­te Kun­st­stoff­bän­der unter Anwen­dung von Druck und Tem­per­atur ent­lang eines vorgegebe­nen Pfads auf der Werkzeu­gob­er­fläche abgelegt. Die AFP-Tech­nolo­gie ermöglicht es, dass während des gesamten Prozess­es sowohl Tem­per­atur und Druck als auch Leg­egeschwindigkeit kon­trol­liert und überwacht wer­den kön­nen. Dies führt zu einem Fer­ti­gung­sprozess ohne Autoklav, der sich wieder­holen lässt und sowohl den manuellen Arbeit­sein­satz als auch die Bear­beitungszeit verkürzt. Gle­ichzeit­ig kön­nen kom­plexe Geome­trien gefer­tigt wer­den, die sich son­st nur schw­er her­stellen lassen. Die gefer­tigten Ver­bund­bauteile eige­nen sich für Anwen­dun­gen in der Öl- und Gasin­dus­trie, der Luft- und Raum­fahrt sowie in Indus­trien, bei denen es auf Leicht­bauweise und hohe Wider­stands­fähigkeit gegen Umwel­te­in­flüsse ankommt.

Ein gelun­ge­nes Pro­duk­t­beispiel für die Öl- und Gasin­dus­trie, ist die mit Car­bon­fasern ver­stärk­te Hydraulikpumpe, die Trelle­borg gemein­sam mit einem Dien­stleis­ter für Ölfeld­ser­vice aus dem tex­anis­chen Hous­ton (USA) entwick­elt hat. Sie ist für den Ein­satz in extrem tiefen Gewässern konzip­iert, in denen Salzwasserko­r­ro­sion, niedrige Tem­per­a­turen und extremer Wasser­druck zu katas­trophalen Aus­fällen in Anla­gen führen kön­nen – speziell bei Bauteilen, welche auss­chließlich aus Met­all und ohne die Ver­wen­dung von ver­stärk­enden Ver­bundw­erk­stof­fen hergestellt wur­den. Durch das laser­basierte Her­stel­lungsver­fahren mit AFP wird der Fer­ti­gungs­durch­satz erhe­blich erhöht, was ger­ade bei Großpro­jek­ten entschei­dend ist, da diese häu­fig Hun­derte oder Tausende von Kilo­gramm Ver­bundw­erk­stoff pro Bauteil erfordern.

Laut Reid His­lop, Prod­uct Man­ag­er bei Trelle­borg Seal­ing Solu­tions, sprechen neben der erhöht­en Fes­tigkeit und dem gerin­geren Gewicht auch die mehr als 30-jährige Erfahrung des Unternehmens in der AFP-Tech­nolo­gie für Fed­ern aus Ver­bundw­erk­stof­fen und die tech­nisch fortschrit­tlichen Ver­bund­lager, die für die oft rauen Anwen­dung­sumge­bun­gen in der Öl- und Gasin­dus­trie geeignet sind.

„Der größte Teil des Mate­ri­als, das wir ver­wen­den, ist inert und hält extremen Bedin­gun­gen stand, wohinge­gen andere Mate­ri­alien wie zum Beispiel Met­alle kor­rodieren und aus­fall­en“, sagt Reid His­lop. „Unser Prozess begin­nt mit einem uni­di­rek­tionalen Prepreg-Com­pos­ite (Prepregs sind mit Reak­tion­sharzen vorim­präg­nierte tex­tile Fas­er-Hal­bzeuge), der es uns ermöglicht, Ver­bundw­erk­stoffe mit AFP in ein­er sehr präzisen Geome­trie auszule­gen und dabei eine große Fes­tigkeit zu erre­ichen. Ver­bundw­erk­stoffe sind nicht neu, nur ihr Ein­satz in der Öl- und Gasin­dus­trie. Daher ist die Zusam­me­nar­beit mit unserem Exper­ten­team für unsere Öl- und Gaskun­den aus­ge­sprochen wichtig.“